贾扬特·巴利加教授，这位20世纪电子领域的杰出人物，近期荣获了年千年技术奖，这无疑是对他在绝缘栅双极晶体管（IGBT）领域开创性工作的肯定。IGBT的发明，对电力电子领域产生了深远的影响，其地位堪比MOSFET在数字电子领域所占据的地位。这一技术革新不仅颠覆了高压、大功率控制电子设备的传统设计，更助力重型设备、电器以及车辆等实现了显著的电力节约。自年问世以来，IGBT已累计节省了约36万亿美元，减少了0%的汽油消耗，同时提升了40%的电气效率。

贾扬特·巴利加的成长背景与其父亲班特瓦尔·维塔尔·曼朱纳斯·巴利加紧密相连。这位印度杰出电气工程师不仅是他学术道路上的引路人，更是他不断追求创新、超越自我的动力源泉。在印度理工学院获得电气工程学士学位后，巴利加选择前往美国深造，并在伦斯勒理工学院攻读至硕士和博士学位。

年，巴利加加入通用电气研发中心，开始了IGBT的研发之旅。面对半导体开关技术的挑战，他带领团队致力于开发出性能更优的半导体开关。令人瞩目的是，在短短一个月内，巴利加就完成了IGBT的专利披露，展现了他在该领域的深厚学术积淀和前瞻性视野。

在IGBT诞生之前，金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）和双极结晶体管（BJT）曾分别在数字开关和低功率至中等功率模拟电子器件领域大放异彩。然而，随着电力需求的不断攀升，这两种技术逐渐难以满足高压、大电流的应用需求。而IGBT的诞生，恰好填补了这一技术空白，成为电力电子领域的一股清流。当时的电气控制设备损耗严重，且难以实现精确控制。晶闸管，通常被称为可控硅整流器（SCR），是IGBT之前最常用的半导体技术。它采用四层PNPN拓扑结构，包含阳极、阴极和栅极。通过向栅极施加信号，晶闸管会打开，允许电流从阳极单向流向阴极，类似于二极管的行为。然而，一旦打开，晶闸管无法放大或锁存，并且仅在阳极电流降至阈值以下时才会关闭。这使得它们适用于交流电流的变流开关，但不适用于直流电流。

IGBT的工作原理

IGBT是一种三端功率半导体开关，其核心是一个由金属氧化物栅极区域控制的低损耗双极结开关半导体。这种设计使得IGBT在切换高电压和高电流时具有极高的效率，远超任何其他可行的替代方案。

IGBT的工作原理与优势

IGBT，即绝缘栅双极型晶体管，是一种三端功率半导体开关。其核心特点在于一个由金属氧化物栅极区域精心控制的低损耗双极结开关半导体。这种设计使得IGBT在处理高电压和高电流时展现出卓越的效率，远超其他可行的替代方案。

与晶闸管不同，IGBT不具有锁存功能，而是提供了放大和数字开关的双重功能。如今，IGBT已成为继MOSFET之后世界上使用广泛的第二大功率晶体管。尽管MOSFET以其节能、快速和多功能的特性受到青睐，但在高电流、高电压环境下，IGBT的性能更为出色。

IGBT的栅极驱动控制方法与MOSFET高度相似，这使得设计变得更加容易。其开关模式类似于双极晶体管，从而能够有效地处理高电压和电流。此外，多个IGBT并联运行相较于MOSFET更为简便，因为IGBT能够更好地分散负载，避免因设计不当导致的一组并联MOSFET通过最薄弱部分产生过量电流的问题。同时，IGBT的正向压降通常也低于高功率/高电流的MOSFET。

这些出色的特性使得IGBT成为家用线电压或更高电压下电源控制的理想选择。如今，家用洗衣机、冰箱、暖通空调以及电磁炉等设备都广泛采用基于IGBT的电子设备进行控制。在工业领域，牵引电机、电源设备以及任何需要高达数百千瓦高功率控制的设备都可以通过IGBT组进行有效控制。

杰出贡献者——巴利加教授

巴利加教授，被誉为碳足迹最小的人，甚至自称为“世界上负碳足迹最大的人”。他在年离开通用电气公司，前往北卡罗来纳州立大学担任全职教授，并在年晋升为杰出大学教授，一直担任该职位至今。除了荣获千年技术奖外，他还获得了IEEE荣誉勋章、国家技术创新奖章等多项殊荣。巴利加教授已获得20项专利，并撰写或编辑了8本书和多篇科学论文，为电力电子领域做出了杰出的贡献。*免责声明：本文内容仅代表作者个人观点，半导体芯闻平台对其转载仅用于传达更多信息，并不意味着赞同或支持作者观点。如有任何异议，请随时联系我们。

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